苏州大学唐建新课题组《ACS Nano》：受穿山甲启发 - 13.5%高效柔性天蓝光自修复钙钛矿发光二极管

2022-10-07 来源：高分子科技

钙钛矿发光二极管具有色纯度高、制作工艺简单、可调谐带隙等优点。然而由于钙钛矿本身的脆性及其在柔性基底上的弱结晶性不可避免地会导致器件性能的下降。穿山甲具有复杂、重叠和板状鳞片，但是它们身手矫捷，可以灵活的捕猎食物，穿洞打孔，这与其身体构造有着千丝万缕的联系。规则且整齐排列的鳞片可以保护穿山甲免受压力和挤压。

近期，苏州大学唐建新课题组受到穿山甲鳞片的启发，提出了一种仿生结构设计（图1），采用MDI-PU（二苯基甲烷二异氰酸酯聚氨酯）聚合物提升钙钛矿的结晶性（图2），并构建自修复柔性发光二极管。这种钙钛矿薄膜在银纳米线/聚酰亚胺（AgNWs/PI）基底具有良好的结晶度和抗弯曲应变性（图3）。在MDI-PU中，携带氢键的软链段（聚醚和聚酯）提供弹性和自愈合能力，硬段（MDI）用于巩固聚合物网络。掺入钙钛矿前驱体溶液的MDI-PU可用于通过氨基甲酸酯连接脆性钙钛矿晶体，以提高钙钛矿薄膜的柔韧性和弯曲性。并且MDI-PU可以通过钝化晶界处的空位缺陷来调节成核并优化钙钛矿薄膜的结晶度。此外，由于MDI-PU聚合物本身的分子内/分子间氢键，在加热条件下可以修复反复弯折过程中诱发的裂纹，实现有效自愈合（图4）。通过对钙钛矿薄膜和器件结构的优化，天蓝光钙钛矿发光二极管可以实现创纪录的13.5%的效率以及高抗弯曲应变性，在重复弯曲和扭转2000次后分别保持其初始效率的87.8%和80.7%。为开发新型柔性器件提供了有效策略。该工作以“Bio-Inspired Pangolin Design for Self-Healable Flexible Perovskite Light-Emitting Diodes”为题发表在《ACS Nano》。文章的第一作者是苏州大学硕士研究生钱晓燕。该研究得到科技部、国家自然科学基金委的支持。

图 1

图 2

图 3

图 4

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06118

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（责任编辑：xu）

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